JPH06349938A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、被処理体と静電チャックシ
ートとの間の熱伝導度を高めることにより被処理体の温
度分布差を抑制すると共にガスの漏洩を防止し、被処理
体を精度良く処理し得る真空処理装置を提供することに
ある。 【構成】 気密に構成された処理室１と、この処理室１
内に設けられたサセプタ９と、このサセプタ９上に固着
され被処理体５を静電気力にて吸着保持する静電チャッ
ク機構１６の静電チャックシート１７と、この静電チャ
ックシート１７の前記被処理体５を吸着する面に複数設
けられたガス供給孔２８と、前記静電チャックシート１
７の前記被処理体５を吸着する面に形成され前記ガス供
給孔２８より供給されたガスを前記静電チャックシート
１７と前記被処理体５との間で前記ガスを分散するガス
分散溝部３０と、前記静電チャックシート１７の前記被
処理体５を吸着する面の前記ガス分散溝３０の外周に設
けられ前記ガスを回収するガス回収溝部３３と、このガ
ス回収溝内に設けられ前記ガスを排気する排気孔３４と
を具備し構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＩその他の各種半導体素子の
製造に際して、ＣＶＤ装置やプラズマエッチング装置等
の真空処理装置が使用されており、このような真空処理
装置では、被処理体、例えば半導体ウエハの裏面を処理
室内の載置台に具備された静電チャック機構により静電
気力で吸着し、所望の処理雰囲気下で処理されている。
この、半導体ウエハを処理する際、半導体ウエハの温度
を所定温度に制御するために半導体ウエハと静電チャッ
ク機構のウエハ保持面との間に載置台からの熱を半導体
ウエハに伝達するための伝熱ガスを供給する方法が知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ウエハの裏面を静電チャック機構のウエハ保持面に全面
にわたって均一な静電吸着力で吸着することができず、
このため半導体ウエハと静電チャック機構のウエハ保持
面との間に載置台からの熱を半導体ウエハに伝達するた
めの伝熱ガスが静電吸着力の弱い箇所を伝って、半導体
ウエハと静電チャック機構のウエハ保持面との間から吹
出し、伝熱ガスの流出経路は不確定なものとなってい
た。このため、伝熱ガスの流出経路と流出経路外の部分
で半導体ウエハの裏面に伝熱ガスを均等に作用させるこ
とができないという問題があった。さらに、半導体ウエ
ハの裏面に伝熱ガスを均等に作用させないと、載置台か
らの熱を半導体ウエハの全面に伝達することができず半
導体ウエハ面上で熱の不均一を生じ、半導体ウエハに形
成されたデバイスの処理を同一温度下で処理することが
できず歩留りを低下させてしまうという問題があった。
また、伝熱ガスとして不活性ガスを使用する場合、半導
体ウエハと静電チャック機構のウエハ保持面との間から
処理室内に吹出し、半導体ウエハを処理する処理ガスを
希薄にしてしまうという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、被処理体と静電チャック
シートとの間の熱伝導度を高めることにより被処理体の
温度分布差を抑制すると共にガスの漏洩を防止し、被処
理体を精度良く処理し得る真空処理装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、気密に構成さ
れた処理室と、この処理室内に設けられたサセプタと、
このサセプタ上に固着され被処理体を静電気力にて吸着
保持する静電チャック機構の静電チャックシートと、こ
の静電チャックシートの前記被処理体を吸着する面に複
数設けられたガス吹出し孔と、前記静電チャックシート
の前記被処理体を吸着する面に形成され前記ガス吹出し
孔より供給されたガスを前記静電チャックシートと前記
被処理体との間で前記ガスを分散するガス分散溝部と、
前記静電チャックシートの前記被処理体を吸着する面の
前記ガス分散溝の外周に設けられ前記ガスを回収するガ
ス回収溝部と、このガス回収溝内に設けられ前記ガスを
排気するガス排気孔とを具備し構成されたものである。

【０００６】

【作用】本発明は、被処理体と、この被処理体を静電気
力にて吸着し保持する静電チャック機構の静電チャック
シートとの間にガス分散溝部を介してガスが被処理体の
裏面に均一に拡散していくので、被処理体と静電チャッ
クシートとの間の熱伝導度を向上させ、サセプタからの
熱を被処理体に均等に伝達すると共に静電チャックシー
トに設けられた排気孔によりガスを排気し、ガスを被処
理体と静電チャックシートとの間から漏出するのを防止
することができる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
に係る真空処理装置を適用したプラズマエッチング装置
について説明する。最初に、図１〜図３に基づいて、プ
ラズマエッチング装置の構成を説明する。

【０００８】このプラズマエッチング装置は、図１に示
すように、気密性を有する処理室１、この処理室１内に
プラズマを発生するための上部電極２および下部電極
３、前記処理室１内を減圧にするための排気系４、およ
び前記処理室１内に被処理体、例えば半導体ウエハ５を
搬入または搬出するための搬入出系６により構成されて
いる。

【０００９】前記処理室１は、少なくとも内壁面が導電
体、例えばアルミニウムで形成され、この内壁面の表面
は酸化アルマイト処理されており、この処理室１内の壁
面には処理ガスおよびプラズマによる反応生成物が内壁
面上に付着するのを防ぐための図示しない加熱手段、例
えばヒータが内蔵され、適切な温度に設定可能に構成さ
れている。

【００１０】前記上部電極２は、前記処理室１内の上部
に配置され、この上部電極２の一端は前記処理室１の上
部に気密に貫通し、前記処理室１内に処理ガス、例えば
ＣＨＦ₃ 等の処理ガスまたは不活性ガス、例えばＮ₂ ガ
ス等を供給するガス供給管７に接続され、また他端は、
前記半導体ウエハ５の方向に前記ガス供給管７から供給
された処理ガスを放出するためのガス放出口８が放射状
に複数個穿設され、また、この上部電極２は、電気的に
接地されている。

【００１１】前記下部電極３は、前記上部電極２と対向
する位置に配置され、導電材質、例えばアルミニウムで
形成されたサセプタ９が設けられている、このサセプタ
９は、ブロッキング・コンデンサ１０を介して高周波、
例えば１３．５６ＭＨｚ，４０ＭＨｚ等の高周波電源１
１に接続されている。また、前記サセプタ９の下部には
サセプタ支持台１２が設けられ、このサセプタ支持台１
２の内部には、前記半導体ウエハ５の温度を、例えば−
３０°Ｃ〜−１５０°Ｃにするための冷媒、例えば液体
窒素を収容する冷媒溜１３が設けられており、この冷媒
溜１３には、液体窒素を導入するための冷媒導入管１４
と、液体窒素の蒸発し気化したＮ₂ を排出するための冷
媒排出管１５が接続されている。

【００１２】また、前記サセプタ９の上部には図２に示
すように前記半導体ウエハ５を静電気力にて吸着保持す
る静電チャック機構１６の静電チャックシート１７が貼
設され、この静電チャックシート１７は、導電材質より
なる電解箔銅１８を両側から絶縁膜、例えばポリイミド
樹脂よりなるポリイミドフィルム１９でポリイミド系の
接着剤でおのおの接着されサンドイッチ構造に構成され
ている。さらに、前記電解箔銅１８には、この電解箔銅
１８に高電圧、例えば２００Ｖ〜３ＫＶの電圧を給電す
るための給電棒２０が接続され、この給電棒２０は、前
記処理室１の底面に気密かつ絶縁状態で貫通され、高圧
電源２１に切替え手段、例えば電磁スイッチ２２を介し
て接続されている。また、この電磁スイッチ２２は制御
手段２３の制御信号によりＯＮまたはＯＦＦされるよう
構成されている。

【００１３】また、前記サセプタ９、前記サセプタ支持
台１２には、前記冷媒溜１３の温度を前記半導体ウエハ
５に伝熱する伝熱媒体、例えば不活性ガスのＨｅガスを
伝熱ガス供給源２４より供給するための伝熱ガス供給路
２５が穿設されており、この伝熱ガス供給路２５は、前
記サセプタ９内部に設けられた伝熱ガス溜め室２６に接
続され、この伝熱ガス溜め室２６の底面は、前記半導体
ウエハ５の裏面に伝熱ガスの流量を均一に伝熱ガス２７
を伝熱ガス吹出孔２８より吹き出すために、伝熱ガスの
吹き出し量のコンダクダンスを変化させるよう湾曲構造
に形成されている。さらに、前記伝熱ガス吹出孔２８
は、図３に示すように前記静電チャックシート１７の上
面に複数の径で同心円状に設けられた溝部２９に複数の
径で同心円状かつ放射状に穿設されており、また、前記
複数の溝部２９は各々伝熱ガス２７を流動させるための
流動溝部３０で連通され、前記静電チャックシート１７
と前記半導体ウエハ５との間で伝熱ガス２７を分散させ
るガス分散溝部３１が構成されている。

【００１４】また、前記流動溝部３０が設けられた前記
静電チャックシート１７の前記半導体ウエハ５の吸着面
３２の外周には前記伝熱ガス吹出孔２８より吹き出した
伝熱ガス２７を回収するためのガス回収溝部３３が周設
され、このガス回収溝部３３には、伝熱ガス２７を排気
するための伝熱ガス排気孔３４が複数同心円状に穿設さ
れている。さらに、この伝熱ガス排気孔３４は、図２に
示すように各々伝熱ガス排気路３５に接続され、この伝
熱ガス排気路３５は伝熱ガス排気装置３６、例えば真空
ポンプ等に接続されている。また、図３に示すように、
前記ガス回収溝部３３の外周には、このガス回収溝部３
３に流れ込む伝熱ガス２７を前記半導体ウエハ５と静電
チャックシート１７との間から漏れ出すのを防止するた
めに前記流動溝部３０を設けない吸着面３２が周設され
ている。

【００１５】また、前記下部電極３には、図１に示すよ
うに前記サセプタ９，前記サセプタ支持台１２，静電チ
ャックシート１７および前記処理室１の底壁を貫通し、
導電性部材より形成された突上げピン３７が複数設けら
れ、この突上げピン３７は、絶縁部材を介して突上げピ
ン支持台３８にそれぞれ接続され、この突上げピン支持
台３８の周縁部と前記処理室１の底部には、この処理室
１と前記突上げピン支持台３８との間を気密にするとと
もに伸縮可能なべローズ３９が設けられている。また、
前記突上げピン支持台３８は、この突上げピン支持台３
８を上下駆動することにより前記突上げピン３７も上下
駆動するための、上下駆動手段、例えばエアーシリンダ
４０に接続され、このエアーシリンダ４０の上下駆動に
より前記突上げピン３７が上下移動し、前記半導体ウエ
ハ５を前記静電チャックシート１７に着脱するよう構成
されている。

【００１６】前記排気系４は、前記処理室１内の底部
に、この処理室１内を減圧するためのガス排出口４１が
設けられ、このガス排出口４１は、排気ガス管４２を介
して真空排気装置４３、例えばターボ分子ポンプに接続
され、構成されている。

【００１７】前記搬入出系６は、前記処理室１の側壁
に、前記半導体ウエハ５を搬入または搬出するための搬
入出口４４を設け、この搬入出口４４はゲートバルブ４
５により開閉するように構成され、このゲートバルブ４
５を挟んで前記処理室１と対向する位置には、ロードロ
ック室４６を設け、このロードロック室４６内には前記
半導体ウエハ５を前記処理室１内に搬入または搬出する
ための搬入出アーム４７が設けられ、構成されている。

【００１８】以上のように構成されたプラズマエッチン
グ裝置における、半導体ウエハ５を静電チャックシート
１７に静電力で吸着保持し処理する作用について説明す
る。

【００１９】搬入出アーム４７により保持された半導体
ウエハ５を処理室１内の静電チャックシート１７の上方
に移動させ、突上げピン３７に半導体ウエハ５を引き渡
し、突上げピン３７をエアーシリンダ４０で下降させ、
静電チャックシート１７の吸着面３２に半導体ウエハ５
を載置する。

【００２０】この静電チャックシート１７の吸着面３２
に半導体ウエハ５を載置する際に、あらかじめ電磁スイ
ッチ２２を閉じ、静電チャックシート１７の電解箔銅１
８に高電圧を給電し、これにより半導体ウエハ５の表面
と、静電チャックシート１７には、相対する電荷が帯電
され、この相対する電荷により静電吸着力が生じ、半導
体ウエハ５は静電チャックシート１７の吸着面３２に吸
着保持される。

【００２１】次に、ガス放出口８より処理室１内に処理
ガスを導入し、処理室１内圧力を設定値に安定させ、高
周波電源１１より処理電力、例えば５００〜２ＫＷを印
加し、上部電極２と半導体ウエハ５間にプラズマを発生
させ、このプラズマにより半導体ウエハ５をエッチング
処理すると共に伝熱ガス供給源２４より伝熱ガス供給路
２５を介して伝熱ガス吹出孔２８より半導体ウエハ５の
裏面に伝熱ガス２７を供給すると共に伝熱ガス排気装置
３６を作動する。この伝熱ガス排気装置３６の作動によ
り、伝熱ガス２７は流動溝部３０を伝ってガス回収溝部
３３に流れ込み、伝熱ガス排気孔３４より排気される。
この際、伝熱ガス２７の圧力は半導体ウエハ５とこの半
導体ウエハ５を静電気力にて吸着する静電チャックシー
ト１７との間が剥離しない程度の圧力、例えば数十ｍＴ
ｏｒｒ〜数Ｔｏｒｒの範囲で所望の圧力になるよう伝熱
ガス供給源２４から供給される伝熱ガス２７の供給量と
伝熱ガス排気装置３６により排気される伝熱ガス２７の
排気能力を制御し、冷媒溜１３からの熱がサセプタ支持
台１２，サセプタ９，静電チャックシート１７および伝
熱ガス２７を介して半導体ウエハ５に伝わり、半導体ウ
エハ５の温度を所定温度に設定する。

【００２２】以上のように構成された本実施例の効果に
ついて説明する。静電チャックシート１７の上面に伝熱
ガス２７の流路を流動溝部３０および溝部２９にて確定
したので、従来の図４のａに示すように、半導体ウエハ
５と静電チャックシート１７との間に伝熱ガス２７が静
電吸着力の弱い箇所４８、つまり、不確定な流出経路を
伝って半導体ウエハ５と静電チャックシート１７との間
から吹出すことなく、図４のｂに示すように、伝熱ガス
２７の流出経路を確定なものとし、半導体ウエハ５の裏
面に均等に伝熱ガス２７を作用させることができる。

【００２３】さらに、半導体ウエハ５の裏面に伝熱ガス
２７を均等に作用させることができるので、冷媒溜１３
からの熱をサセプタ支持台１２，サセプタ９，静電チャ
ックシート１７および伝熱ガス２７を介して半導体ウエ
ハ５の全面に均等に伝達し、半導体ウエハ５の面上で熱
の不均一を生じることなく、半導体ウエハ５に形成され
たデバイスの処理を同一温度下で処理することができ、
デバイスの歩留りを向上することができる。

【００２４】さらに、伝熱ガス２７を排気する伝熱ガス
排気孔３４を設けたので、伝熱ガス２７を処理室内の、
半導体ウエハ５を処理する処理ガスと混合するのを防止
するとともに、処理ガスの気流の乱れも防止し、半導体
ウエハ５を全面に渡って均一に処理することができる。

【００２５】尚、実施例では被処理体を静電気力にて吸
着する静電チャックシートにポリイミド樹脂よりなるポ
リイミドフィルムを用いたが固定質、例えばアルミナや
窒化ケイ素等のファインセラミックスで構成してもよ
く、また真空処理装置としてプラズマエッチング装置に
ついて述べたが、プラズマエッチング装置に限定され
ず、ＣＶＤ、ＬＣＤ等の被処理体を処理する処理装置等
にも用いることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、被処理体にガスを均等に作用
させることができるので、サセプタからの熱を被処理体
に均等に伝達でき、被処理体の面上で熱の不均一を生じ
ることなく被処理体を全面に渡って同一温度下で処理で
き、さらに、被処理体と静電チャックシートとの間から
ガスを漏出させないので被処理体を処理する処理ガスの
気流を乱すことなく所定の処理ガスの気流で処理できる
ので被処理体を精度良く処理することができるという顕
著な効果がある。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例が適用されるプラズ
マエッチング裝置の概略断面図である。

【図２】図１の静電チャック電極近傍の部分概略断面図
である。

【図３】図１の静電チャックシートの概略平面図であ
る。

【図４】

【ａ】従来の伝熱ガスの流れの作用を示す静電チャック
シートの概略平面図である。

【ｂ】図１の伝熱ガスの流れの作用を示す静電チャック
シートの概略平面図である。

【符合の説明】

１ 処理室 ５ 被処理体（半導体ウエハ） ９ サセプタ １２ サセプタ支持台 １６ 静電チャック機構 １７ 静電チャックシート ２７ 伝熱ガス ２８ 伝熱ガス吹出孔 ３１ ガス分散溝部 ３２ 吸着面 ３３ ガス回収溝部 ３４ 伝熱ガス排気孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気密に構成された処理室と、この処理室内に設けられた
   サセプタと、このサセプタ上に固着され被処理体を静電
   気力にて吸着保持する静電チャック機構の静電チャック
   シートと、この静電チャックシートの前記被処理体を吸
   着する面に複数設けられたガス供給孔と、前記静電チャ
   ックシートの前記被処理体を吸着する面に形成され前記
   ガス供給孔より供給されたガスを前記静電チャックシー
   トと前記被処理体との間で前記ガスを分散するガス分散
   溝部と、前記静電チャックシートの前記被処理体を吸着
   する面の前記ガス分散溝の外周に設けられ前記ガスを回
   収するガス回収溝部と、このガス回収溝内に設けられ前
   記ガスを排気する排気孔とを具備したことを特徴とする
   真空処理装置。